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陈建苏、唐仕波团队最新研究成果:​视网膜类器官长期培养及应用

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视网膜类器官(organoid)是利用包括胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)和诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)经特定培养而形成的细胞聚集物,其结构和功能类似对应的视网膜组织。为了克服种属差🌠异和其他动物实验的缺陷,来源于人类或者患者的类器官技术替代动物实验越来越受到重视,成为国际上研究和研发的热点。视网膜类器官可以用于视网膜组织的生物学、𝓰疾病病理学、细胞生物学、再生机制、干细胞移植、精准医疗以及药物毒性和药效试验,应用潜力巨大。

然而常规类器官💞难以实现标准化、均一化长期培养,不利于后续的临床转化,成为类器官研究与应用的难题。为了构建能够大量产生异质性小、携带多种视网膜细胞新一代视网膜类器官,中南大学利来国际_利来国际开户\注册\登录眼科学院、利来国际_利来国际开户\注册\登录眼科研究所陈建苏教授、唐仕波教授团队利用3D打印技术对视网膜类器官的培养模具进行个ꦗ性化定制,首次自主设计并构建了基于3D打印来源的适合视网膜类器官培养的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微孔模具平台,相关研究得到业界的高度认可,取得了以下成果:

1、于2023年4月发表在工程技术Q1的Top期刊Biofabrication(doi: 10.10꧂88/1758-5090/acc761. 影响因子:11.06)。其中陈建苏教授和唐仕波教授为共同通讯作者,博士研究生孙玺皓为第一作者。

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论文基于3D打印模具视网膜类器官培养系统,具有62个V型的小型培养孔,可以实✤现视网膜类器官的一站式长期培养(见﷽下图)。

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在培养过程中无须对类器官进行反复地转移及分选💃,既节省了研究者的时间,又降低了视网膜类器官的异质性。与传统的视网膜类器官培养方法比较,在该平台中产生的视网膜类器官,大小均一,活性好。♋在此基础上,论文首次发现在PDMS平台中视网膜类器官呈现一种特殊的粘附3D克隆聚集生长状态,可以不通过常规视网膜类器官需要添加的转化生长因子超家族成员之一的BMP4及视网膜色素上皮细胞相关诱导,便可以在早期均匀地产生携带有视网膜色素上皮细胞(RPE)、睫状缘干细胞(CM)和视网膜神经层(NR)的视网膜类器官(见下图)。

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随后通过使用人血小板裂解液代替胎牛血💞清,建立了基于PDMS微孔平台无外源性动物添加剂的一站式类器官培养流程,有利于后续的临床转化。另外,通过外接微流控平台,也可以在体外模拟血管的灌注微ಞ流控培养,实现一站式长期动态培养均匀一致的视网膜类器官。

2、其他:相关技术在发表文章前研究团队申请发明专利一项,目前已公示(一种三维类器官灌流培养器具,CN115197842A)。博士研究生孙玺皓投稿2023年4月美国视觉与眼科年会(ARVO): One-Stop Assembly of Adherent 3D Retinal Organoids from Human Induced Pluripoꦦtent Stem Cells based on PDMS Microwell Chip,这一研究成果也被选为大会专题发言,向全球眼科同道进行发布。

新一代基于3D打印模具一站式视网膜类器官长期培养系统,克服了传统视网膜类器官难以实现标准化和均一化长期培养的瓶颈问题,可以在较少人工干预的前提下,大量产生同质性并携带含视网膜祖细胞等多种视网膜细胞的视网膜类器官,特别♌有利于将其临床应用于视网膜疾病模型及其药物筛选和视网膜类器官移植等新手段和新技术治疗难治性视网膜疾病。本研究以利来国际_利来国际开户\注册\登录眼科研究所为研究平台,研究受到国家自然科学基金委员会(NSFC)及香港研究资助局(RꦦGC)联合科研资助基金(NSFC-RGC, 32061160469, N_CUHK432/20))、广东省科技计划项目粤港澳联合创新领域(2021A0505110005)和利来国际_利来国际开户\注册\登录眼科医院集团科研项目的资助。

论文链接:

//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36963105/


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